有人說，電力電子的歷史開始于1902年——發(fā)明了池陰極玻璃燈泡汞弧整流器。這種革命性的非線性元件的功勞歸功于一位名叫彼得·庫珀·休伊特的美國發(fā)明家。他在對1901年獲得專利的汞蒸氣燈進行實驗時發(fā)現了這一現象。通過實驗，他發(fā)現電流僅沿一個方向流動，即從陽極流向陰極，因此具有整流作用。

汞弧整流器的發(fā)明為許多電子設備鋪平了道路，這些電子設備是我們日常生活和工作中不可或缺的一部分。也難怪有人認為它的發(fā)明是電力電子經典時代的開始。

一、什么是整流器？

根據定義，整流器是一種電氣設備，可將間歇性反轉方向的交流電轉換為僅沿一個方向流動的直流電。整流器是電路的一個組件，它允許電流沿一個方向通過，同時阻止電流沿另一個方向流動。在應用方面，可以在典型的臺式電源裝置中找到整流器。

整流過程本身涉及一種只允許電子單向流動的裝置。如您所見，是不是跟某些半導體元件的功能很相似。此外，最基本的整流電路是半波整流器。然而，在物理上，整流器可以有多種形式，包括汞弧閥、半導體二極管、真空管二極管，甚至濕化學電池，這里僅舉幾例。

如上圖所示，這是一個簡單的半波整流器。整流器的典型用途可用于臺式電源裝置。

二、整流器應用

在應用方面，整流器有無數的用途。然而，它們通常用作直流電源或高壓直流輸電系統(tǒng)中的組件。整改過程也有多種應用。例如，它可以用作無線電信號探測器，或氣體加熱系統(tǒng)中的火焰存在探測器。

此外，根據交流電源的類型和整流器電路的布置，整流器的輸出可能需要進一步平滑以產生既均勻又穩(wěn)定的輸出（電壓）。大多數整流器應用需要穩(wěn)定且恒定的直流電壓，即為PC、電視和電機供電。因此，為了滿足這些要求，整流器設計采用電子濾波器來平滑整流器的輸出。

一般來說，這些電子濾波器可以是電容器、一組電容器、一個扼流圈或扼流圈和電阻器，通常后面跟著一個穩(wěn)壓器以產生穩(wěn)定的電壓。

三、整流裝置和整流電路的類型

在使用硅半導體整流器之前，有氧化銅基和硒基金屬整流器堆棧，以及真空管熱電子二極管。然而，隨著半導體電子技術的興起，真空管整流器的淘汰是不可避免的。比如今天，各種類型的半導體二極管。

當簡單的整流還不夠時，在輸出電壓可變的情況下，其他設備投入使用。當然，這些其他設備也能夠控制電極并提供單向電流。此外，這些類型的大功率整流器用于高壓直流電力傳輸，并且它們包含各種類型的硅半導體器件。

通常，這些類型的整流器稱為晶閘管。這些和其他受控開關固態(tài)開關有效地起到二極管的作用，僅在一個方向上通過電流。

總體而言，整流電路可以是多相或單相的，但家用設備中使用的大多數小功率整流器都是單相的。此外，三相整流在工業(yè)應用和高壓直流輸電中必不可少。

四、單相整流器和半波整流器

在具有半波整流的單相電源的情況下，只有一半的交流波會通過，而它會阻擋另一半，無論極性如何。由于只有一半的輸入波形到達輸出端，這會轉化為較低的輸出電壓。此外，半波整流需要在單相電源中使用單個二極管，在三相電源中使用三個二極管。

通常，整流器產生的直流輸出既是單向的又是脈動的。與全波整流器相比，半波整流器產生更多的紋波。當然，這意味著它需要更多的濾波才能從其輸出中消除交流頻率的諧波。

五、單相整流器和全波整流器

全波整流器將整個輸入波形轉換為單一且恒定極性的輸出（正或負）。全波整流將輸入波形的兩個極性轉換為脈動直流，從而產生更高的輸出電壓。

在設計方面，您可以創(chuàng)建一個全波整流器，該整流器具有橋式配置的四個二極管或兩個二極管和一個中心抽頭變壓器和一個交流電源，可以是沒有中心抽頭的變壓器。例如，具有中心抽頭變壓器和兩個背靠背二極管（陽極到陽極或陰極到陰極）的單相交流電源可以形成全波整流器。盡管與橋式整流器相比，它需要兩倍的變壓器次級匝數才能產生相等的輸出電壓，但其額定功率仍然不受影響。

六、多相整流器

單相整流器通常用于家用設備的電源中。相比之下，大功率和工業(yè)應用一般采用多相整流器。與單相整流器一樣，三相整流器也可以采用半波電路、全波橋電路或使用中心抽頭變壓器的全波電路的形式。

您通常可以找到使用晶閘管來代替二極管以進行電壓輸出調節(jié)。此外，大多數提供直流電的設備也會產生三相交流電。例如包含六個二極管的汽車交流發(fā)電機，其作為全波整流器為汽車電池充電。

注意：晶閘管是一種固態(tài)半導體器件，具有四層交替的P型和N型材料。此外，它僅用作雙穩(wěn)態(tài)開關，當柵極接收到電流觸發(fā)時導通，并隨著電壓的移除而停止導通。此外，去除方法通常是通過反向偏置，但也可以通過其他方式。

今天有許多設備的功能歸功于所謂的整流器，無論是單相配置還是多相配置，電視甚至PC等設備都不可能存在。雖然它的發(fā)明可以追溯到20世紀初，但如果沒有整流器，我們的現在看起來會大不相同。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的“整流器相關知識”。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發(fā)，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機。